Magnetismul Terestru

Ce este magnetismul terestru ( geomagnetismul ) ? Magnetismul terestru este o proprietate a planetei cu anumite consecine asupra mediuluinconjurtor. Axa geomagnetic nu corespunde cu axa polilor. Diferena dintre cele 2 axe se numete declinaie.Magnetismul terestru (geomagnetismul) este proprietatea fizic a Pmntului care i confer caracteristic de magnet uria fiind unul dintre fenomenele care se manifest prin fore de atracie sau respingere ntre corpuri . Magnetismul este unul dintre fenomenele care se manifest prin fore de atracie sau respingere ntre corpuri; forele magnetice i au originea n micarea electronilor sau a altor particule cu sarcin electric

nc din antichitate oamenii au remarcat c anumite minerale, cum ar fi magnetita, au proprietatea de a atrage bucele de fier. Ulterior s-a constatat c aceeai comportare o manifest, n stare natural numai cinci elemente: fier, cobalt, gadoliniu si disprosiu, precum i unele aliaje ale acestora. Aceast proprietate a fost numit magnetism (de la cetatea Magnesia din Asia Mic, unde acest fenomen a fost pentru prima dat remarcat).n apropierea unui magnet exist un cmp fizic, denumit cmp magnetic. Fizicianul H.C. Oersted a demonstrat la nceputul secolului al XIX-lea c exist interaciuni ntre cmpul magnetic si curentul electric, precum i generarea cmpului magnetic de ctre curenii electrici. Cmpul magnetic reprezint o stare special n jurul unor magnei permaneni sau a unor conductori parcuri de curent electric care se manifest prin aciuni magnetice asupra altor magnei permaneni, conductori parcuri de curent electric sau sarcini n micare aflate n zona n care se manifest cmpul magnetic. Cmpul magnetic este caracterizat cantitativ de ctre liniile de cmp i calitativ de inducia sa.Pmntul are un cmp magnetic puternic, ca i cnd planeta ar fi avut un magnet bar enorm fixat n interiorul ei. Fizicienii consider c acest cmp magnetic al pmntului are legtura cu micarea fluidelor, materiale conductoare din punct de vedere electric care se gsesc n interiorul pmntului . Materialul conductor si cmpul geomagnetic se pot controla reciproc. Studiul acestei probleme este cunoscut sub numele de hidromagnetism. Studiul modului in care cmpul magnetic terestru s-a schimbat de-a lungul istoriei pmntului este numit paleomagnetism. Cmpul magnetic al pmntului are o anumit important istoric datorit rolului busolei n explorarea planetei. Acul unei busole este un adevrat magnet bar ; un capt este numit indicatorul nordic pentru c este atras de polul magnetic al pmntului din emisfera nordic. Cellalt capt al acului este atras de cellt pol magnetic al pmntului. Pentru c tipurile diferite de poli magnetici se atrag, polul din emisfera nordic, dei numit polul nord magnetic este un indicator al sudului i vice versa pentru emisfera sudic. Originea cmpului magnetic

Cnd Pmntul s-a format acum aproximativ 4.5 miliarde de ani, elementele grele s-au concentrat n centru, astfel la 3000 km sub scoara terestr se afl cel mai mare ocean al planetei: miezul de fier lichid (amestecat cu elemente mai uoare), o sfer de 3400 km raz.Cu timpul presiunea s-a amplificat spre centru Pmntului, fierul s-a solidificat i astfel putem gsi un miez interior solid, care ocup un spaiu de 1200 km raz. n acest miez metalic si are originile cmpul magnetic terestru. Temperaturile la aceste adancimi sunt de peste 3000 K si deci sunt trecute bine de punctul Curie ( la care metalele isi pierd proproietatile feromagnetice).

Un cmp magnetic poate fi susinut doar dac un curent electric circulprin acest ocean de fier lichid. Totui, disipaia Ohmica ar mpiedica orice curent electric nesuinut din miezul Pmntului avnd valori aproximative de 20 kyr, dar totui a existat un cmp magnetic pe Pmnt de milioane de ani. Acest lucru este certificat de studiul cmpurilor antice nregistrate n sedimente i n lav. Miezul lichid al planetei d natere cmpului magnetic datorit dispunerii i micrii sarcinilor electrice din compoziia atomilor acestor elemente chimice. Efectul este cunoscut sub numele de efect de dinam ( produs datorit micrii de convective a sarcinilor electrice prezente n structura nucleului exterior al Pmntului). Teoria dinamului ncearc s descrie procesele prin care un fluid bun conductor din punct de vedere electric aflat n micare de rotaie i convective poate genera i ntreine un asemenea cmp magnetic.Structura cmpului magnetic Liniile de cmp care definesc structura cmpului magnetic sunt asemntoare cu acelea ale unui simplu magnet bar.Axa cmpului magnetic este nclinat n funcie de axa de rotaie a Pmntului, ns polul nord geografic nu coincide cu nordul magnetic i direcia busolei trebuie corectat cu un numr convenabil de grade la anumite puncte de pe suprafaa Pmntului .

n structura cmpului magnetic terestru se pot deosebi dou pri:cmpul principal (persistent) care constituie partea cea mai mare i care prezint o mic variaie n timp i cmpul magnetic tranzitoriu (secundar)care reprezint n general mai puin de 1% din cmpul total, dar care poate ajunge uneori la 10%, caracterizat printr-o rapid variaie in timp. pentru a indica direcia corespunztoare.Componente Atunci cnd vorbim despre cmpul magnetic terestru, trebuie sa avem n vedere cele trei componente ale sale. Prima componenta, si cea mai importanta, este asociata curentilor electrici produsi de catre miscarea nucleului fluid. Situata la circa 3.000 km sub picioarele noastre, partea fluida a nucleului Pamntului este formata, n mod predominant, din fier si nichel. Miscarile de convectie din interiorul nucleului, la care se adauga rotatia terestra, produc, prin asa-numitul efect de geodinam (geodynamo), cmpul magnetic al planetei noastre. La valoarea totala a cmpului magnetic terestru trebuie sa adaugam si magnetismul produs de catre rocile magnetizate, situate mai ales n crusta terestra, care contin indicatii despre cmpul magnetic din trecut, din timpul solidificarii lor. Aceste prime doua contributii:cmpul principal(numit si cmp nuclear)si cmpul crustal(denumit si cmp litosferic), reprezinta partea de cmp magnetic de origine interna, sau cmpul magnetic intern. n final, daca tinem seama si de vntul solar, care variaza n intensitate n functie activitatea la suprafata Soarelui, avem si cea de-a treia componenta a cmpului magnetic terestru, numit cmp magnetic extern.

Reprezentrile despre magnetism Sunt legate de numele savantului William Gilbert(1540-1603). Anume Gilbert a clasificat mulimea efectelor magnetice cunoscute astzi,utiliznd i unele concluzii formulate de Peregrin care n 1269 a publicat manuscrisul su despre polii magnetului i interaciunea acestora. n lucrarea Despre magnet Gilbert a descris experienele efectuate asupra magneilor, inclusiv renumitul su experiment de determinare a cmpului magnetic terestru. Gilbert a confecionat o sfer din minereu magnetic i a cercetat aciunea acesteia asupra unui ac din fier. El a stabilit c acul de fier are acelai comportament ca i acul magnetic al busolei la suprafaa Pmntului. Astfel, a fost formulat concluzia c Pmntul este un magnet gigantic. Din antichitate se cunotea faptul c la suprafaa Pmntului acul magnetic seorienteaz strict ntr-o anumit direcie. Folosind aceast proprietate a fost construit busolaca instrument de orientare pe teren.Experimental s-a stabilit c orientarea acului magnetic al busolei strict pe o anumitdirecie i intr-un anumit sens se datoreaz cmpului magnetic al Pamntului, numit i cmpgeomagnetic. La nceput se credea c acul magnetic se orienteaz spre polii geografici aiPmntului. Mai trziu s-a constatat c, de fapt, acul magnetic e orientat spre polii magneticiai Pmntului care nu coincid cu cei geografici. Pentru a identifica poziia polilor magnetici ai Pmntului i a nelege mai lesneorientarea acului magnetic n orice punct de pe suprafaa Pmntului vom reproducedefiniiile unor noiuni bine cunoscute n domeniu.

Meridianul magnetic este linia obinut prin intersecia suprafeei Pmntului cu planulvertical n care se afl acul magnetic. n emisfera de nord, meridianele magnetice se ntretaientr-un punct, numit polul Sud magnetic al Pmntului. Acest punct se afl pe insula Melvilldintre Groenlanda i golful Hudson (America de Nord). n emisfera de sud, punctul respectivse numete polul Nord magnetic al Pmntului i se afl pe insula Victoria, n sud-estulAustraliei. Meridianele magnetice nu sunt att de periodice i uniforme (drepte), precumcele geografice. Ele sunt reprezentate pe hri speciale prin linii numite izogene.

Ecuatorul magnetic este linia ce unete punctele de pe suprafaa Pmntului n careacele magnetice se afl n planul orizontal.

Declinaia magnetic este unghiul diedru orizontal format de meridianul magnetic alpunctului dat de pe suprafaa terestr cu meridianul geografic al acestui punct. Pentru primadat, declinaia magnetic a fost observat n anul 1492 de Cristofor Columb n timpulnavigaiei spre America. Declinaia magnetic a unui punct dat de pe suprafaa Pmntului semodific pe parcursul anilor.

nclinaia magnetic este unghiul ascuit format de acul magnetic cu planul orizontal nlocul dat. Dac acul magnetic este lsat s se roteasc liber n jurul centrului su de greutate,atunci se observ c acul nu rmne n plan orizontal, ci se nclin spre suprafaa Pmntului

Axa magnetic este dreapta ce trece prin polii magnetici ai Pmntului.Menionm c punctele de convergen a liniilor cmpului magnetic terestru nu se aflla suprafaa Pmntului, ci n interiorul acestuia. Polii magnetici ai Pmntului nu coincid cupolii geografici, iar axa magnetic nu trece prin centrul Pmntului. Ca urmare, axa magneticnu coincide cu diametrul Pmntului, ci trece la o distan de circa 430 km de centrul Terrei,n emisfera de est. Aceast situaie poate fi lesne neleas, dac urmrim modelul idealizat alcmpului geomagnetic din fig. Dac ne imaginm c n interiorul scoarei terestre seafl un magnet, atunci dimensiunile lui sunt mai mici dect diametrul Pmntului. Liniilecmpului magnetic nu se ntlnesc la suprafaa Pmntului, ci n interiorul scoarei terestre.Este cunoscut faptul c polul magnetic Sud (n manualele franceze acest pol se numetepolul magnetic Nord) se afl la distana de circa 2100 km de polul Nord geografic alPmntului. Centrul magnetic al Pmntului este deplasat fa de centrul propriu-zis alacestuia cu circa 430 km.

Masurarea campului magnetic

Masurarea cmpului magnetic se realizeaza n observatoarele magnetice. n Romnia avem observatorul magnetic Surlari, situat la circa 40 km nord de Bucuresti. Alaturi de el, alte circa 200 observatoare, amplasate pe ntreaga suprafata a globului terestru, masoara n permanenta variatiile cmpului magnetic terestru.

Acestor observatoare amplasate pe suprafata Pamntului trebuie sa adaugam masuratorile efectuate prin intermediul satelitilor artificiali specializati. Cu ajutorul acestor sateliti, care supravegheaza clipa de clipa cmpul magnetic terestru, n ultimii noua ani, s-a reusit sa se obtina rezultate spectaculoase asupra evolutiei cmpului magnetic terestru.

Atunci cnd realizam o masuratoare a cmpului magnetic terestru la suprafata planetei noastre obtinem valori care reprezinta suma tuturor celor trei componente.

Pentru omul de stiinta care analizeaza aceste valori este important sa poata separa contributia fiecarei surse a magnetismului terestru. Din pacate lucrurile nu sunt simple si sunt necesare metode matematice de analiza cu ajutorul carora se poate stabili ct este contributia fiecarei componente la cmpul magnetic total.

POLII MAGNETICI AI PAMANTULUI SUNT PE CALE DE A SE INVERSA

De-a lungul existenei sale, Pmntul a suferit mai multe inversri ale polilor magnetici. Cercetarile din ultimii zece ani au inregistrat fluctuatii puternice ale campului magnetic al Pamantului. Polul Nord magnetic a ajuns pana in zona Ecuatorului.n ultima sut de ani, Polul Sud s-a deplasat circa 900 km. Aceast deplasare semnificativ a polului magnetic a nceput n 1885. Polul Nord a traversat mai mult de 120 km din 1973 pn n 1984, i 150 km ntre 1984 i 1994 .

Aceast accelerare a deplasrii polului i faptul c el traverseaz un drum de-a lungul coridorului istoric al inversrii polilor magnetici (figura 1), este considerat de unii chiar procesul de inversare al polilor n sine. Se estimeaz c accelerarea deplasrii polilor poate crete cu pn la 200 km pe an. Inversarea lor poate avea loc astfel mult mai repede dect se considera pn acum.

Figura 1. Coridorul de deplasare a polilor magnetici pentru ultimele trei inversri majore a polilor

O confirmare a teoriilor privind inversarea rapid a polilor magnetici a venit n urma unor studii geofizice efectuate asupra lavei din Munii Steen, din Oregon, SUA. Aceast lav conine nregistrarea unei inversri a polilor magnetici. Studiile au artat c n timpul inversrii, polii magnetici i-au schimbat direcia cu 8 grade pe zi, contrazicnd astfel teoriile geocentrice convenionale.

Se consider c n ultimii 25 de milioane de ani frecvena medie a inversrii polilor magnetici a fost de dou ori n jumtate de milion de ani. Frecvena de inversare n ultimul milion de ani este ns de 8-14 inversri, sau o inversare la fiecare 71000-125000 de ani Mai muli specialiti consider c momentan exist toate condiiile pentru inversarea polilor magnetici :

1)Puterea cmpului gravitaional este extrem de slab comparativ cu datele istorice.

2)Puterea cmpului magnetic este cu aproximativ 38% mai slab dect acum 2000 de ani, i scade cu 6% pe 100 ani.

3)Energia de vibraie electromagnetic a Pmntului, cunoscut ca rezonana Schumann, pare s creasc de la valoarea standard de 7.8 cicluri pe secund la valori de 8.6 cicluri pe secund sau chiar mai ridicate n anumite zone.Nu exist ns un consens ntre savani asupra mecanismului clar prin care se va produce procesul de inversare al polilor magnetici.Trebuie luat n considerare i creterea semnificativ a anomaliilor magnetice mondiale recunoscute (Canadian, Est-Siberian, Brazilian i Antarctic). Aceste anomalii constituie o surs magnetic care este aproape independent de cmpul magnetic terestru.

Inversarea polilor magnetici poate avea consecine importante asupra planetei. Schimbarea cmpului magnetic terestru afecteaz foarte mult orientarea animalelor n cursul migrrilor sezoniere. El influeneaz i nivelul oceanului planetar [20, 22]. Dar cea mai important consecin a acestui fenomen este faptul c n cursul procesului de inversare a polilor va putea dispare cmpul magnetic al Pmntului, i acest fapt va putea avea repercusiuni majore asupra vieii pe Pmnt. Radiaia solar va putea efectiv prjoli Pmntul.

Ali savanii consider ns c n cursul procesului de inversare a polilor nu va dispare cmpul magnetic al Pmntului ci acesta doar se va diminua, i astfel el va continua s ne protejeze.n concluzie mai sunt necesare cercetri laborioase pentru a se putea confirma una sau alta dintre teorii.

CAUZELE INVERSARII POLILOR MAGNETICI

1. Variatia curentilor din interiorul globului se reflecta la suprafata Pamantului ca o schimbare lenta a campului geomagnetic, numita variatie seculara. "In mod neperiodic, acest sistem de curenti devine instabil si sensul lor se schimba dramatic. Aceasta se reflecta la suprafata printr-o schimbare de polaritate", a declarat conf. dr. Cristian Panaiotu. "Este inca un subiect de discutie ce anume produce aceasta schimbare: conditiile din nucleul extern, interactiunea dintre nucleul extern si cel intern, interactiunea dintre manta si nucleul extern", a completat acesta. "Miscarea se produce la nivelul nucleului extern al Pamantului. Acolo se afla sistemul de curenti electrici, care este sursa principala a campului geomagnetic. La suprafata Pamantului, inversarea polaritatii se vede intr-un punct printr-o intoarcere cu 180 de grade a busolei si o schimbare a sensului inclinatiei. Din punct de vedere al polilor magnetici - cel nord se muta din emisfera nordica in cea sudica", a explicat Panaiotu.

2. Au fost propuse i teorii care consider c inversarea polilor magnetici ai Pmntului este un fenomen indus de furtunile solare. Se consider c atunci cnd n sistemul nostru solar intr praf cosmic din afara lui, Soarele devine extrem de activ i erupiile solare pot fi deosebit de intense, de circa o mie de ori mai intense dect cele observate curent.

Radiaia solar ce provine din aceste erupii interacioneaz cu magnetosfera Pmntului.Prima etap a furtunilor solare implic o cretere brusc a puterii cmpului magnetic terestru.

Acest fenomen se produce probabil datorit compresiei magnetosferei terestre de ctre vntul solar. Urmeaz apoi o scdere temporar a cmpului geomagnetic. Aceast perioad poate dura cteva zile i se crede c este cauzat de radiaia solar captat n orbite spirale n jurul liniilor de cmp magnetic ale Pmntului. Aceast radiaie cosmic va forma centuri de radiaie similare cu centurile Van Allen. S-a sugerat c particulele captate magnetic vor fi dirijate ntr-o direcie ecuatorial, n partea de vest protonii i n partea de est electronii (figura 3.).

Micarea acestor particule va produce un curent circular, care va genera un cmp magnetic opus cmpului magnetic terestru. Erupiile solare majore produc o scdere a cmpului cu 5x10-3gauss (circa 1% din intensitatea cmpului la suprafaa Pmntului).

Figura 2. Centurile de radiaie Van Allen. Sgeile indic direcia deplasrii particulelor ncrcate care formeaz curentul circular

n cazul unor erupii solare deosebit de intense se genereaz un curent circular ecuatorial puternic ce produce un cmp magnetic opus celui al Pmntului.

Dac acesta este suficient de intens, poate anula cmpul magnetic al Pmntului i polul cmpului magnetic rezidual va avea o localizare ecuatorial. Din aceast poziie, el va putea s revin n poziia iniial sau s inverseze polii.

EFECTELE INVERSARII POLILOR MAGNETICI

Inversarea polilor magnetici poate avea consecine importante asupra planetei. Schimbarea cmpului magnetic terestru afecteaz foarte mult orientarea animalelor n cursul migrrilor sezoniere.

El influeneaz i nivelul oceanului planetar. Dar cea mai important consecin a acestui fenomen este faptul c n cursul procesului de inversare a polilor va putea dispare cmpul magnetic al Pmntului, i acest fapt va putea avea repercusiuni majore asupra vieii pe Pmnt. Radiaia solar va putea efectiv prjoli Pmntul.

Ali savanii consider ns c n cursul procesului de inversare a polilor nu va dispare cmpul magnetic al Pmntului, ci acesta doar se va diminua, i astfel el va continua s ne protejeze.

n concluzie mai sunt necesare cercetri laborioase pentru a se putea confirma una sau alta dintre teorii.

Curiozitati

Bucegi Gura de Rai

n 1999, un institut de cercetri particular din Bucureti, angajat de o firm strin pentru a studia subteranul unei zone din Bucegi, a gsit ceva care poate fi asimilat cu legendara Gur de Rai. E vorba despre o pant cu o suprafa de aproximativ un kilometru ptrat, unde se manifest o anomalie magnetic atipic, dup cum o definesc specialitii, zona care are efecte benefice uluitoare asupra organismului uman. Este, foarte probabil, cea mai ciudat descoperire facut vreodata n Romnia.La studiu au participat specialiti din mai multe domenii, n special fizicieni i geofizicieni. Cercetrile s-au fcut cu aparatura de geodetecie.Dup mai multe zile de urcat i cobort pe acele coclauri pentru sondaje, geofizicianul Dumitru Stanica, unul dintre membrii echipei, a descoperit ceva senzaional n preajma vrfului Doamnei: ajuns ntr-un anume loc, i-a disprut oboseala.

Primul stadiu al investigaiilor a constat n verificarea tuturor versanilor din zon. Am constatat c orict ai urca, orict de obosit ai fi dupa mers, n momentul n care ai ajuns n zona respectiv dispare oboseala, lucru care nu se manifest pe ali versani. Este vorba de o revigorare a funciilor fizico-chimice cu o rapiditate ieit din comun, declar Dumitru Stanica.

A doua faza a constat n testarea medical. A fost adus un medic, care a verificat tensiunea fiecrui subiect care urc pant cu ciudaenii. Rezultatele au condus ctre o singur concluzie: n zona cu pricina, exclusiv, se ntampla ceva deosebit. Nu numai c ritmul cardiac i revine uluitor de repede, dei urcuul se face pe o pant abrupt, dar oamenii n vrst care au fost supui testelor au declarat o stare de bine general cnd stau n acel loc.

S-a trecut apoi la testarea zonei prin magnetometrie diferenial, respectiv radiografierea subsolului cu aparate de tip Partington, care pot msura, printre altele, magnetismul Pmntului. Aa a fost depistat o anomalie magnetic atipic, pe o suprafa de aproximativ un kilometru ptrat.

CUPRINS Campul magnetic.Origine.Structura. Componente.Reprezentare.Masurarea campului magnetic.Inversarea polilor- cauze si efecte.Curiozitati.

Bibliografie :http://facultate.regielive.ro/referate/geografie/magnetismul-terestru-70137.htmlhttp://www.revista-informare.ro/showart.php?id=28&rev=2http://ionpaun.wordpress.com/2011/04/07/magnetismul-pamantului/www.descopera.rohttp://referate.unica.ro/Referat-Magnetismul_terestru-9271.htmlhttp://www.didactic.ro/materiale-didactice/magnetismul-terestruhttp://www.agentia.org/teoria-conspiratiei/se-schimba-polii-magnetici-in-2012-6376.html

Colegiul National Gh. Sincai

MAGNETISMUL TERESTRU

Elev: Condrea Raluca Clasa : X F Profesor : Cotolan Florin